低强度脉冲超声干预大鼠骨质疏松症及高脂血症的实验研究

李明华，史鹏飞

1.漯河医学高等专科学校基础医学部 (河南 漯河 462000) 2.漯河市中心医院创伤骨科(河南 漯河 462000)



低强度脉冲超声干预大鼠骨质疏松症及高脂血症的实验研究

李明华1，史鹏飞2

1.漯河医学高等专科学校基础医学部 (河南 漯河 462000) 2.漯河市中心医院创伤骨科(河南 漯河 462000)

【摘要】目的研究低强度脉冲超声(LIPUS)干预对大鼠骨质疏松症(OP)及高脂血症(HP)的影响。方法选取健康雌性SPF级Wistar大鼠共60只，建立OP和HP模型并进行分组研究，OP组干预12周后分别行雌激素E2检测、骨密度检测、生物力学检测、组织学切片检测。HP组建模前后及干预后2周检测大鼠总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)和低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)水平。结果超声组、雌激素组和Sham组的骨小梁状态较好，网状结构较为完整，各组间整体状态较为接近，内脏未见明显病理学变化；OP造模结果显示超声M组骨密度水平明显低于雌激素对照组(P<0.05)，超声H组的最大载荷有所升高(P<0.05)；HP造模结果显示，超声组的TG浓度低于辛伐他汀对照组(P<0.05)，LDL-C与HDL-C比值高于辛伐他汀对照组，但差异无统计学意义(P>0.05)。结论LIPUS能够有效改善大鼠骨质疏状态、降低血脂浓度，是一种安全、有效的超声施加方法。

【关键词】骨质疏松症；高脂血症；物理治疗；低强度脉冲；超声干预

物理治疗是目前非药物性治疗常用方式，具有安全、实用、经济等诸多优点，非侵入性治疗更易为患者所接受，其中超声治疗在骨科疾病治疗中取得的疗效已经获得临床认可[1]，但对骨质疏松症(osteoporosis，OP)的疗效还缺乏相关研究，探究超声疗法在防治骨质疏松和纠正脂质代谢紊乱方面的作用，具有重要的临床意义[2]。本实验建立大鼠OP模型和高脂血症(hyperlipoidemia，HP)模型，分析低强度脉冲超声(Low intensity pulsed ultrasound，LIPUS)作用于OP和HP的安全性及有效性，现报道如下。

1材料与方法

1.1试剂与仪器E2酶联免疫试剂盒、TC试剂盒、TG试剂盒、HDL试剂盒和LDL试剂盒均购自北京博奥森生物技术有限公司，戊巴比妥钠、10%中性磷酸福尔马林缓冲液、胆固醇、丙二醇(北京化学试剂公司)；超声试验仪、光学显微镜、X射线骨密度仪、低速离心机、电子万能试验机和酶标仪(德国MEDILINK OSTE0VIEW)，结合雌激素片(爱尔兰John Wyeth and Brother Limited，注册证号H20100585)、辛伐他汀片(新加坡MSP Singapore Company，注册证号H20090345)、青霉素(宁夏启元国药有限公司，国药准字H64020040)、生理盐水(北京天坛生物制品股份有限公司，国药准字S10870001)。

1.2动物与分组健康雌性SPF级Wistar大鼠60只，体质量(250± 20)g(河南医学院实验动物中心提供)，3月龄，未育，普通环境喂养，自由饮水。

1.3造模和干预

1.3.1OP造模及干预36只大鼠分为超声L组、超声M组、超声H组、空白对照组、雌激素对照组和Sham对照组，每组各6只，2%戊巴比妥钠(0.2 mL/100 g)经腹腔注射麻醉，严格执行无菌操作，其中超声组均行卵巢切除术+超声，三组电流分别设为0.5 A、0.6 A、0.7 A；空白对照组行卵巢切除术、雌激素对照组行卵巢切除术+雌激素灌胃，Sham对照组行假手术，即切除肠系膜脂肪，不切除卵巢、不结扎输卵管。所有切除卵巢的各组统称为卵巢切除组，将卵巢保存在10%中性福尔马林溶液中，术毕均注射青霉素预防感染。造模4个月后，超声组每日定时超声辐照，以水为介质，脉冲占空比为1∶4，6 min/d，连续辐照12周；雌激素对照组将雌激素片研磨成粉末，配置成0.06 mg/mL溶液，剂量0.3 mL/100 g，1次/d，每周间隔2 d，连续灌胃12周；空白对照组和Sham对照组不进行超声辐照和雌激素灌胃干预。

1.3.2HP造模及干预取24只大鼠分为超声组、空白对照组、辛伐他汀对照组和Sham对照组，每组各6只，超声组给予脂肪乳剂+超声干预，空白对照组仅给予脂肪乳剂干预，辛伐他汀对照组给予脂肪乳剂+辛伐他汀干预，Sham对照组给予生理盐水干预；制备脂肪乳剂，对超声组、空白对照组和辛伐他汀对照组按1 mL/100 g体质量剂量灌胃，1次/d，连续灌胃10 d；Sham对照组用等体积生理盐水灌胃。造模10 d后，对超声组实施超声辐射，方法同OP组；对辛伐他汀对照组将辛伐他汀片研磨成粉末，配置成0.06 mg/mL溶液，剂量为0.16 mL/100 g，1次/d，每周间隔1 d，连续灌胃2周。

1.4观察指标

1.4.1OP组干预12周后，处理大鼠，取出双侧股骨，置于10%甲醛固定液中，放于混合脱钙液中4周，梯度酒精上进行脱水，经透明、浸蜡、包埋和切片完成骨组织脱钙标本蜡块制备；经脱蜡、苏木素染色、分色、伊红染色、分色、脱水、透明和封片完成HE染色，将切片置于显微镜下采集图像面观察骨小梁大小、密度和完整性[3]。解剖大鼠，取出心、肝、脾、肺、肾，分别行雌激素E2检测、骨密度检测、生物力学检测、组织学切片检测。

1.4.2HP组建模前采集血液标本，生化分析仪检测大鼠总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)和低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)，分别在脂肪乳剂灌胃10 d后和超声或药物干预2周后进行第2次和第3次采血，检测方法和指标同上，同时计算LDL-C与HDL-C比值[3]。

2结果

2.1OP组

2.1.1组织学检测骨组织形态学图像显示，超声组、雌激素组和Sham组的骨小梁状态较好，网状结构较为完整，各组间整体状态较为接近；空白对照组骨小梁较细，网状结构并无完整，有i断裂出现；超声组中，超声L组的骨小梁数量偏少，见图1。病理形态学观察结果显示，各组大鼠各脏器外形和细胞结构均较为完整，未见病理学改变。

图1　大鼠股骨组织HE染色(×400)

2.1.2血清雌激素水平比较与术前相比，卵巢切除组大鼠雌激素水平下降较为明显(P<0.05)，Sham对照组与术前无明显变化(P>0.05)；术后雌激素水平明显低于Sham对照组(P<0.05)，见表1。

表1　血清雌激素水平比较

注：与术前比较，*：P<0.05；与Sham对照组比较，△：P<0.05。

2.1.3骨密度和股骨生物力学检测超声L组、H组骨密度高于空白对照组(P<0.05)，低于雌激素组，差异无统计学意义(P>0.05)；超声M组骨密度水平明显低于雌激素组(P<0.05)；与Sham对照组比较，超声组骨密度水平差异无统计学意义(P>0.05)。超声H组的弹性模量和最大载荷明显高于空白对照组(P<0.05)；超声H组的最大载荷高于雌激素对照组(P<0.05)；其余组间比较，差异无统计学意义(P>0.05)，见表2。

2.2HP组

2.2.1建模前后血脂水平比较建模后大鼠TC、TG、LDL-C、HDL-C水平均高于建模前(P<0.05)，见表3。

2.2.2干预后血脂水平比较与空白对照组比较，

经超声或药物干预大鼠的TC、TG、HDL-C和LDL-C变化并不明显(P>0.05)；其中超声组TG浓度低于辛伐他汀对照组(P<0.05)；超声组LDL-C与HDL-C比值高于辛伐他汀组，但差异无统计学意义(P>0.05)，见表4。

表2　骨密度和股骨生物力学检测结果±s，n=6)

注：与空白对照组比较，*：P<0.05；与雌激素对照组比较，△：P<0.05。

表3　建模前后大鼠血脂四项指标

注：与建模前比较，*：P<0.05。

表4　建模后大鼠血脂指标比较

注：与辛伐他丁组比较，*：P<0.05。

3讨论

OP是一种以骨量下降和骨结构损坏为特征的全身系统性骨病，发生率较高，由此引发的骨折给患者生存质量造成严重影响，目前临床以药物干预为主，患者需接受长期药物治疗，使其背负沉重的经济负担，同时药物治疗的安全性也是一个不容忽视的问题[4-6]。HP主要表现为高胆固醇血症和高甘油三酯血症，通常OP多伴有脂质代谢紊乱相关疾病，临床研究表明，OP与HP存在共同的发病机制，对OP进行干预也能够使脂质代谢紊乱症状得到逆转[7]。目前LIPUS在骨折愈合治疗中已经得到应用，相关研究[8-10]也开始将其引入到OP防治领域，其目的在于通过物理手段来降低长期用药引发的副作用，提高治疗安全性；与此同时，LIPUS在动脉粥样硬化治疗中也取得了很大进展，表明该方法能够起到降低血脂的作用，临床应用前景好[11-12]。本研究通过建立OP和HP模型，对比分析药物干预和超声干预对OP和HP大鼠产生的影响，结果显示，与雌激素对照组比较，超声M组骨密度水平降低较为明显(P<0.05)，超声H组的最大载荷有所升高(P<0.05)，提示LIPUS能够起到增强骨密度、抑制骨量丢失等作用；超声组的TG浓度低于辛伐他汀组(P<0.05)，LDL-C与HDL-C比值高于辛伐他汀组，但差异无统计学意义(P>0.05)，表明LIPUS能够有效改善TC、TG、HDL-C和LDL-C水平。

综上所述，LIPUS能够有效改善大鼠骨质疏松状态、降低血脂浓度，是一种安全、有效的超声施加方法，具有较高的临床应用价值。

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责任编辑：艾茜

Experimental Study of Low Intensity Pulsed Ultrasound on Osteoporosis and Hyperlipidemia in Rats

Li Minghua1,Shi Pengfei2

(1.FacultyofBasicMedicine,LuoheMedicalCollege,Luohe462000,China；2.LuoheCentralHospital,TraumaDepartmentofOrthopedics,Luohe462000,China)

【Abstract】Objective To study the effects of low intensity pulsed ultrasound intervention effects on rat osteoporosis (OP) and high fat blood (HP).Methods A total of 60 healthy female Wistar SPF rats were selected as the experimental objects,and the osteoporosis and HP model was established,and the osteoporosis and blood lipid of rats were compared by ultrasonic intervention and drug intervention.Results The results showed that the bone density of M group was significantly lower than that of the estrogen group (P<0.05), and the maximum load of H group was significantly higher (P<0.05). The HP model showed that the TG concentration in the ultrasonic group was significantly lower than that in the control group (P<0.05),while the LDL-c and HDL-c were significantly higher than those in the control group (P>0.05).Conclusion LIPUS can effectively improve osteoporosis and reduce blood lipid concentration, and it is a safe and effective method for the application of ultrasound.

【Key words】Osteoporosis;Hyperlipidemia; physical therapy; low intensity pulse; ultrasound intervention

作者简介李明华(1986- )，女，河南周口人，硕士，研究方向：循环生理学。

【中图分类号】R580；R589.2

【文献标识码】A

【文章编号】1008-8164(2016)01-0020-03

收稿日期：2015-12-11